دانلود مقاله سیستم تیلت آپ روشی نو در تولید ساختمانTilt Up

بخشی از مقاله

چکیده

در روش تیلت آپ، اجزای بتنی یعنی دیوارها، ستونها وتکیه گاه ها بر روی دال بتنی قرار میگیرند به این معنی که دیوارها در محل اجرای پروژه، به صورت افقی بتنریزی میشوند و پس از عملآوری بتن، با کمک جرثقیل در محل خود نصب میگردند. معرفی و توسعه ی روش های اجرای اقتصادی سازه های نوین در ایران از اهداف خاص این پژوهش می باشد. در این پژوهش از روش تحقیق کیفی و روش گردآوری اطﻻعات، اسنادی استفاده شده. در انتها، آخرین تحقیقات و مقاﻻت تخصصی روش تیلت آپ در دنیا، مطرح و نقد شده است با هدف اینکه کاراترین قطعات و روشهای بهینه ی نصب آنها پیشنهاد گردد.

واژههای کلیدی: فن آوری های نوین ، صنعتی سازی ساختمان ، سازه های بتنی ، تیلت آپ

-1 مقدمه

گرچه صنعتی سازی ساختمان از بعد جنگ جهانی دوم در اروپا به شدت اوج گرفت، اما مهد روش تیلت آپ آمریکا ست. جایی که دیوارهای چوبی یک تا دو طبقه ای را در چهار طرف خانه عمود می کردند و به وسیله عناصر افقی یعنی سقف و کفها به یکدیگر متصل نگه می داشتند. امروزه این روش ارتقا یافته و با پانل های بتن و فوﻻد و نماهای پیش ساخته با سرعت و دقت بیشتری انجام می گیرد. اقتصادی بودن و امکان اجرا تمام عناصر سازه در خود کارگاه از مزایای بسیار مهم این سیستم است که آن را نسبت به سایر سیستم های صنعتی وابسته به کارخانجات، برتری می بخشد. به عﻻوه این سیستم با رعایت برخی نکات، مقاومت بسیار قابل قبولی در برابر آلودگی صوتی، زلزله و آتش دارد.

-2 معرفی سیستم
سیستم اجرای تیلت آپ که بیشتر به عنوان روش اجرا قابل طرح است تا سیستم ساختمانی، معموﻻ به روشی گفته می شود که در آن اعضای باربر همان دیوار های بتنی هستند و سازه ساختمان را شکل می دهند. در این روش دیوارها در محل اجرای پروژه، به صورت افقی بتن ریزی می شوند و پس از عمل آوری بتن، قطعه را به کمک جرثقیل در محل خود نصب می کنند. (شکل(1 شایان ذکر است در صورت افزایش تعداد طبقات، دیوارها به صورت چند قسمتی قالب بندی و اجرا خواهند شد.

1

این روش اجرا، برای قطعات غیر بتنی مانند سیستم LSF= Lightweight Steel Framing و یا پانل های دیواری با مقاطع سرد نورد شده نیز کاربرد دارد (معصومی, (1387

-3 تاریخچه

تیلت (Tilt) در لغت به معنی کج کردن یا کج شدن چیزی ست، و اصطﻻح تیلت آپ (Tilt-up) به معنی بلند کردن چیزی از روی زمین و عمودی کردن آن است. نام این سیستم ساخت براساس شیوه ی بلند کردن پانل های دیوار از روی زمین با شیب مناسب و عمودی نمودن آنهاست. (Oxfor Dictionary, 2012)

شکل -1 بلند کردن پانلهای بتنی دیوار به کمک جرثقیل برای نصب در پی

اوایل قرن بیستم این سیستم اجرایی ساختمان ابداع شد و حوالی نیمه قرن بیستم، پس از جنگ جهانی دوم به اوج گسترش خود رسید. چرا که نیاز شدیدی به اجرای سریع ساختمان وجود داشت. البته ایده اصلی ساخت دیوار به صورت افقی بر روی زمین و بلند کردن آن به حالت قائم ایده ی تازهای نیست. اسناد موجود حاکی از آن است که این روش در رم باستان و خاورمیانه مورد استفاده قرار میگرفته است. (Reitherman, 2012)

ساکنان ایاﻻت متحده آمریکا در ابتدای قرن نوزدهم میﻻدی با ساخت دیوارهای چوبی بر روی زمین و برپا کردن آنها به حالت قائم، خانهها و انبارهای خود را میساختهاند. در اوایل قرن بیستم میﻻدی، این روش برای دیوارهای بتن مسلح پیش ساخته مورد استفاده قرار میگرفت و اکنون پانل های دیوار را ترکیبی از بتن و فوﻻد تشکیل می دهد. (Walker, 2007)

کلنل رابرت آیکن (Colonel Robert Aiken)، به عنوان اولین سازنده این سیستم، تعداد زیادی از سازهها را به این روش در بین سالهای 1905 تا 1910 در ایالت ایلینوی و اوهایو با استفاده از یک قالب به عرض 23 متر و ارتفاع 8/2 متر ساخت. او برای کار گذاشتن عناصر معماری، دیوارها، را در بتن تازه ی پی فرو می کرد، سپس آنها را به وسیله ی جک های پیچی باﻻ می برد و تا عمل آمدن بتن آنها را به کمک الوار های چوب سرپا نگه می داشت. کلیسای یادبود زیون (صهیون) در ایلینوی نیز که در سال 1910 به این شیوه ساخته شده است، تاکنون پابرجاست. (معصومی, (1387

با این حال، استفاده از روش فوق تا پایان جنگ جهانی دوم مقبولیت چندانی در بین مجریان ساختمان پیدا نکرد. از 1950 میﻻدی با ظهور جرثقیلهای متحرک، نگه دارنده های لوله ای فلزی و بتن آماده استفاده از این روش شتابی روزافزون به خود گرفت. در سال 1970 میﻻدی نیز موسسه سیمان پرتلند (Portland Cement Association) جداول طراحی پانل های باربر بتنی را تهیه نمود. سرعت گسترش این سیستم ساخت به تاسیس موسسه ی تیلت آپ بتنی ( Tilt-Up (Concrete Association انجامید. هم اکنون سالیانه حدود 7000 ساختمان در بیش از 100 کشور جهان به این روش

2

ساخته میشوند. استفاده از روش تیلت آپ در ایاﻻت متحده، استرالیا و نیوزیلند متداول است. این شیوه اجرا، در سالهای اخیر در انگلستان و ایرلند نیز رایج شده است. هم اکنون از این سیستم اجرایی برای ساخت مدارس، کلیساها، دفاتر اداری، آپارتمانهای کوتاه مرتبه، انبارها و تابلوهای تبلیغاتی استفاده می شود. (Walker, 2007)

-4 انواع سیستم تیلت آپ

به طور کلی، سیستم های سازه ای قابل اجرا به روش تیلت آپ به شرح زیر هستند:((Glass, 2000

-1-4 سیستم جعبه ای

اکثریت قریب به اتفاق ساختمانهای ساخته شده به روش تیلت آپ دارای سیستم جعبهای هستند. سیستم سازهای جعبهای متشکل از دیافراگمهای سقف و دیوارهای بتن مسلح است که در آن دیوارهای بتن مسلح به صورت تیلت آپ اجرا میشوند. در این سیستم سازهای، دیافراگمهای سقف بارهای جانبی وارده بر سازه را به دیوارهای برشی بتن مسلح منتقل میکنند.

-2-4 سیستم قاب صلب

این سیستم سازهای، متشکل از تعدادی قاب خمشی بتن مسلح صلب است که در دو جهت عمود برهم قرار میگیرند. وظیفه باربری ثقلی و جانبی سازه، بر عهده این قابها است. دیوارها در این سیستم غیرسازهای هستند و صرفاً به صورت دیوارهای نما و در بسیاری از موارد با اتصاﻻت خشک اجرا میشوند. در این نوع سیستم، امکان ایجاد تغییرات و توسعه احتمالی در طول دوره بهرهبرداری، با سهولت بیشتری (نسبت به سیستمهای جعبهای) وجود دارد.

-3-4 سیستم ترکیبی

سیستم ترکیبی از تلفیق دو سیستمی که پیشتر تشریح شد، یعنی سیستم سازهای جعبهای و قاب صلب، در پﻻن به دست میآید، در این حالت اغلب در یک راستای اصلی پﻻن از دیوارهای برشی و در راستای عمود بر آن از قابهای خمشی بتن مسلح استفاده میشود.

-5 اجزا سازنده و سیستم سازه ای روش تیلت آپ
اکثر سازه های ساخته شده به روش تیلت آپ از سیستم جعبه استفاده می کنند. در سیستم جعبه ای، عناصر سازه ای شامل این موارد است: پی بتن مسلح به آرماتور، سقف ها (کفها) که در سازه به شکل دیافراگم عمل می کنند ودیوارهای باربر که در مقاطع ﻻزم در نقش دیوار برشی ظاهر می شوند. (Reitherman, 2012)

در سیستم تیلت آپ، اکثرا از پی نواری استفاده می گردد. دیوار ها و پانل های بتن مسلح نیز ابتدا در محل خود درون پی نصب می شوند و سپس به کمک ماده ی گروت (Grout) در جایشان محکم خواهند شد. اگر سیستم اجرا تیلت آپ جعبه ای باشد، می توان برای آن از پی های گسترده و پی های عمیق (شمع) استفاده نمود. طبق آیین نامه استاندارد 2800-84 نیروهای وارده بر سازه از طربق دیافراگم سقف ها به دیوارهای برشی و از آنجا به پی انتقال می یابد. وضعیت انتقال و نیز میزان و چگونگی انتقال نیروهای جانبی، تابعی از میزان صلبیت دیافراگم سقف است.

این دیافراگم ها بر اساس سختی برشی موثر به پنج دسته تقسیم می شوند: (معصومی, (1387

3

-1-5 دیافراگم با انعطاف زیاد

سختی برشی موثر کمتر از 1196 کیلوگرم بر سانتیمتر -(6.7 kips/in) سقفهای چوبی معمولی افقی یا شیبداری هستند که قادر به انتقال کامل نیروهای جانبی به عناصر باربر نخواهند بود و دیوارهای بتن مسلح نبایستی به آنها تکیه کنند. در حقیقت این سقف ها صرفا جنبه ی پوششی داشته و به خصوص در حالت سقف شیبدار نمی توانند جزیی از سیستم باربر جانبی باشند.

-2-5 دیافراگم انعطاف پذیر

سختی برشی موثر بین 1196 تا 2679 کیلوگرم بر سانتیمتر -(6.7-15 kips/in) سقفهای چوبی متشکل از تخته های چند ﻻیه و سقفهای با عرشه ی فوﻻدی سبک هستند و قادر به انتقال کامل نیروهای جانبی نخواهند بود. در صورتی که دیوارهای سیستم تیلت آپ به این نوع سقف متکی نباشد، حداکثر بعد سقف به 60متر محدود می شود.

-3-5 دیافراگم نیمه انعطاف پذیر

سختی برشی موثر بین 2679 تا 17858 کیلوگرم بر سانتیمتر -(15-100 kips/in) سقفهای چوبی چند ﻻیه و یا سقفهای با عرشه ی فوﻻدی متوسط هستند که نیروهای جانبی را به دیوارهای باربر منتقل می کنند اما نه به طور کامل. در صورتی که دیوارهای سیستم تیلت آپ به این نوع سقف متکی باشد، حداکثر بعد سقف به 120متر محدود می شود.

-4-5 دیافراگم نیمه صلب
سختی برشی موثر بین 17858 تا 178580 کیلوگرم بر سانتیمتر -(100-1000 kips/in)سقفهای عرشه ی فوﻻدی سنگین هستند که قابلیت انتقال کامل بارهای جانبی به دیوارهای برشی را دارند و محدودیتی در انتخاب دهانه وجود ندارد.

-5-5 دیافراگم صلب
سختی برشی موثر همواره بیش از 178580کیلوگرم بر سانتیمتر -(1000 kips/in) سقفهای بتن درجای مسلح و یا پیش ساخته هستند که به نحو مطلوبی نیروهای جانبی را انتقال می دهند و محدودیتی در انتخاب دهانه ندارند. به علت سازگاری لرزه ای آن با سایر اجزای سازه ای، در ساخت سازه ها به روش تیلت آپ توصیه می شوند.

اما دیوارهای بتن مسلح در سیستم تیلت آپ، مهمترین مزیت این سیستم نسبت به سایر سیستم های تولید صنعتی ساختمان هستند. می توان نمای پیش ساخته را از روی زمین بر سطح خارجی دیوار ها اعمال نمود. دیوارها در سیستم تیلت آپ جعبه ای نقش سازه ای داشته و بار ها را به پی منتقل می کنند عﻻوه بر آن همانطور که گفته شد، دیوارهای برشی در برابر نیروهای جانبی وارده به ساختمان نیز مقاومت می کنند.

دیوارهای برشی عمدتا در سیستم جعبه ای به صورت تیر ستون و با نسبت ارتفاع به ضخامت 40:1 تا 50:1 طراحی می شود. آرماتور های داخلی دیوار برشی دارای مساحت حداقل 0/1 درصد تا 0/25 درصد است که این میزان در اطراف بازشوها، محلهای تعبیه شده برای بلند کردن پانل ها و محل تعبیه ی نگه دارنده های دیوار با آرماتور اضافی تقویت می شود. (معصومی, (1387
هنگام اجرای سیستم تیلت آپ در سازه های طویل، ممکن است نیاز باشد که دیوارها به صورت پانلهای مجزا در کنار یکدیگر قرار داده شوند. در مورد قرار گیری و اتصال پانلهای مجاور در دیوارها، آرای متفاوتی وجود دارد. بعضی پژوهشگران پیشنهاد می کنند، به ویژه در مناطق زلزله خیز، لبه ی قائم پانلهای مجاور با 2 یا 3 اتصال جوشی به یکدیگر متصل شود. از سوی دیگر، در این رابطه قائده ای وجود دارد که مطابق با آن پانل ها باید بتوانند آزادانه و بدون قید در لبه ها منبسط و

4

منقبض شوند. د راین حالت، به لحاظ میرایی (Damping) سازه ای، پانلهای بدون اتصال به یکدیگر عملکرد لرزه ای بهتری از خود نشان می دهند.((Nasvik, 2002,June (شکل(2

-6 جزییات اجرای سیستم سازه ای تیلت آپ

در ابتدای به کارگیری سیستم تیلت آپ، از پانل های چوبی به عنوان دیوار و سقف استفاده می شد. با گسترش فناوری

شکل -2 دیوارهای سمت چپ بدون قید می توانند منقبض یا منبسط شوند اما دیوارهای سمت راست در اتصال با هم حرکت ندارند.

شکل-4 از سمت راست به ترتیب جزییات قرار گیری پانل دیوار در پی- اتصال کف ها روی طبقات ستونها

بتن در سالهای 1920 استفاده از بتن در این تکنیک نیز متداول گشت. هم اکنون در اجرای پانل ها به روش تیلت آپ از پانل های استیل سبک نیز استفاده می شود اما در نهایت کنیک اجرا برای همه ی این پانل ها یکسان خواهد بود که همان بلند کردن قطعه از روی زمین و نصب آن در مکان پیش بینی شده است (شکل.(3 در این تحقیق تمرکز بر روی اجرای ساختمان های بتنی ست، بنابراین جزییات آورده شده نیز برای اجرای پانلها و پی بتنی، کاربرد دارند.